摘要：随着城市化的发展，我国各个城市建设的脚步也越来越快，尤其是高层建筑的数量越来越多。城市中高层建筑的建筑数量、建设形式也成为一个城市发展水平的标志，同时也影响这城市人们的生活质量。而高层建筑数量的增多也呈现出一些问题，尤其是给排水专业更为关心的消防问题。在进行高层建筑设计时，应根据不同性质的高层建筑，分析其本身的火灾特点，合理地设计给排水消防系统。把握关键技术点的设计，注重设备选型的合理性，使各个系统安全、可靠，能根据火灾情况及时响应，把火灾在第一时间扼制住，防止火灾蔓延。消防设施的设置一方面应方便人员自救和逃生，另一方面应方便救援人员及时找到并合理的使用。当然，消防设施的设置、消防产品的设计和经济的发展程度是分不开的，在保证人民的生命财产安全的同时，也应该考虑建设的成本。另外，消防系统交付使用后，消防设施的维护管理、检测至关重要。只有以上都做到了，才能更好的保护人民的生命财产安全。
关键词：高层建筑；给排水消防设计；关键技术
引言
随着社会的不断发展，我国城市化建设速度不断加快，越来越多的高层建筑出现在我们的生活中。但鉴于高层人口密度较大，电气设备以及易燃物品相对较多，火灾隐患较大，逃生困难，救援难度大，一旦发生火灾损失严重。因此加强给排水消防设计，保障系统的可靠性，及时扑救初期火灾保障人民的人身财产安全显得尤为重要。而根据设计经验以及进两年不断更新的消防规范，高层建筑给排水消防设计有几个关键技术点需要掌握。
一、系统形式
无论何种形式的建筑，都要根据规范的要求合理的选择消防系统形式，以及系统设计参数，规范中要求的形式是结合了当前社会经济条件，国内外设计经验以及实验数据等综合提出的，大多数建筑均应以此进行设计。当然，涉及有特殊性质和要求的建筑应根据实际情况进行消防系统形式的论述和选择。
近两年关于消防的规范不断更新，各种消防系统的设置场所、设计参数等随之改变。而这些场所和参数是最低要求，设计时应当注意。
二、高层建筑给排水消防设计要点
1、消防水池及泵房
绝大部分高层建筑是临时高压系统形式。而该形式的消防水源一般为消防水池，消防水池储水的有效容积是扑救火灾的关键。关于有效容积的计算一直存在争论，其争论点在最低有效水位如何确定。新消水规的条文规定与新消水规图示中的要求不一致。设计时应综合这两点来确定，以保证足够的消防水量和消防水泵的自灌启动。另外和有效容积有关的还有消防水池的有效面积，在设计时应和土建专业沟通，确定做完内衬等条件后的净面积。
消防水池的设计还有分格或分座的要求，应保证各自能独立使用。
消防泵房的设计应保证水泵的自灌吸水，泵房排水设施的排水能力满足要求，有被冻的地方应有防冻措施。同时，要考虑消防水池的防冻。
2、高位消防水箱
新消水规中对高位消防水箱的设置要求和设置参数有了更详细的规定，其中关键点旋流防止器的设置。很多设计中仅在水泵吸水管上设置旋流防止器，而重力流管上忘记设置。而根据实验表明，重力输水时其产生的漩涡高度更高，其更应该设置旋流防止器。
设计屋顶消防水箱时，应与土建专业沟通，留够荷载。不仅是18m3或36m3的水的荷载，还要考虑水箱、基础、水泵机组等的荷载。
还应注意各个系统的流量开关的设置位置和选型，应满足规范和图示的要求。
3、自动喷洒系统喷头的选取和安装
对于自动喷水的灭火系统喷头，应按照建筑的空间构造、喷水系统特点、火灾危险程度来进行选取。新自喷规范对喷头有了更详细的选型要求，这点应该注意。比如湿式系统不宜选用隐蔽式洒水喷头，条文说明中对其安全隐患做了阐述；再有当采用快速响应洒水喷头时，系统应为湿式系统等。
喷头的安装应注意障碍物的影响，尤其是对于直立型喷头，高层建筑中各层的管线错综复杂，喷头在设计时就应注意障碍物的影响，不能只是施工安装时调整。另外集热罩有其使用的弊端，不允许使用。
4、高层建筑消火栓的布置
根据各层的疏散走道，楼梯、消防电梯等条件确定各层消火栓位置，保证各点两股水柱保护的要求。其位置应方便自救和救援人员顺利找到，其间距不仅要满足规范的要求，更要从实际救援角度出发，满足火灾情况下从一个消火栓能顺利到达另一个消火栓。消火栓箱内应配置软管自救卷盘。
对于高层建筑根据系统的分区，确定设置减压消火栓的层数。尤其是超高层建筑，根据不同的分区形式确定各区的减压消火栓层数。
5、消防排水
新消水规中规定了消防排水的位置和要求，其中对于消防电梯明确了10L/s排水能力的要求，而对于其他场所的消防排水并没有明确具体排水能力。比如最常遇到的既设置了消火栓又设置了自喷的地下车库，该场所消防排水能力可按消防设计水量的80%计算。
还应注意一点的是，自喷系统的末端试水装置处的排水设计，新消水规实施前大多做法是引至卫生间或其他排水点，但对排水能力并无要求，此次规范中也明确提出了要求，今后设计时对此处的排水管径要进行校核，或设置专用排水设施。
三、工程案例
1、工程概况
本工程地处非洲，赤道以南属温热地区。以安哥拉政府提供资料为准。目前以海南地区为参考。本工程为中资公司办公楼，执行中国规范和标准。
本工程（地上32层，高度122.50米，地下1层），与一期写字楼（地上25层，高度99.50米，地下1层）贴建，完工后融为一个整体。共用一期消防水池和消防泵房。1层为大堂、2~5层为车库、6~32层为写字楼、单层面积约1300m2，其中16层为避难层，水箱水泵布置在B1层、避难层、屋顶层。
2、消防系统
本工程设置的灭火系统有：室外消火栓供水系统；室内消火栓系统；湿式自动喷水灭火系统；水喷雾灭火系统；移动灭火器灭火系统。
室内外消防用水量的计算和依据
本工程建筑分类：一类；耐火等级：一级。消防用水量列表1如下：
根据新消水规取值，考虑安全因素不考虑折减。消防储水量432+432+108=972m3。消防水池分独立使用的两格设置。
2.1室内消火栓系统
设计流量：40L/S，火灾延续时间3小时。
系统布置：管网水平呈环，竖向成环，由2条DN150输水管与一期消防泵相连接。立管管径≥150mm，过水能力15L/s，建筑物内任何一点均有2股充实水柱同时到达。射流量≥5L/s，充实水柱≥13m。
消防柜：柜内配置：DN65mm消火栓一个、DN65mm×L=25m麻质衬胶水带一条、口径Ф19mm直流水枪一支、启动消防水泵按钮和指示灯各一只、Ф25消防卷盘、磷酸铵盐干粉灭火器。
竖向分区：高区（17～34层），低区（B1～16层），分别采用水泵+水箱+稳压泵供水方式。各区栓口压力超过0.5MPa的消火栓采用减压稳压消火栓。
一期设3套DN150消火栓水泵接合器。2套DN150喷洒水泵接合器，供消防车加压。避难层设消防+喷洒+冷却塔补水合用转输水箱，屋顶设消防+喷洒+冷却塔补水合用水箱，在避难层和屋顶各设一套稳压设备，其压力能满足最不利点消火栓栓口压力不低于0.20MPa，以保证13米以上充实水柱。
2.2超高层建筑消防系统选择分区形式的关键点
本工程为超高层建筑，消火栓系统形式采用串联分区。消火栓系统初次上水、平时、高区消防时、高区试验时以及低区消防时的控制应符合要求。另外，避难层补水泵的控制也应符合要求。超高层建筑一般采用串联的给水系统。而在我国当前楼层高400m以上的，采用的消防给水形式都是串联给水设计。串联系统减少了竖向的立管，减小了消防泵的压力和管件的压力，从而增加了它的可靠性。并且，分区的消防给水运用这种方法都可以达到互不干扰的模式。但是，它的维护和管理还是比较困难的，造价也是比较高的。
而对于高层建筑分区形式应根据系统压力、建筑特征，经技术经济和安全可靠性等综合因素确定，可采用消防水泵并行或串联、减压水箱和减压阀减压的形式，但当系统的工作压力大于2.40MPa的时，应采用消防水泵串联或减压水箱分区供水形式。
2.3自动喷水灭火系统
设计原则、依据、计算标准：自动喷水灭系统危险等级，中危险Ⅱ级（喷水强度8L/min.m2×作用面积160m2×1.3÷60＝27.73L/s）按30L/s计。火灾持续时间1h，最不利点喷洒头工作压力0.05MPa。
保护范围：汽车库、公共活动用房、走道、办公室、可燃物品库房、公共餐厅、公共厨房设自动喷水灭火系统。按中危险II级设计，设计流量为30L/s，灭火延续时间1小时。
系统竖向分区：B1~15层为低区，16~32层为高区。共设4套（低区）+4套（高区）组湿式报警阀。系统工作压力不大于1.20MPa。
配水管入口压力不大于0.40MPa。
避难层设消防+喷洒+补水合用转输水箱，屋顶设消防+喷洒+补水合用水箱。在避难层和屋顶各设一套稳压设备，其压力能满足最不利点喷头工作压力不低于0.05Mpa规范要求。每层每个防火分区设水流指示器。喷头采用闭式玻璃球喷头，喷头流量系数为80，喷头动作温度厨房为93℃，其余为68℃。
每个报警阀组的最不利喷头处设末端试水装置，其它防火分区和各楼层的最不利喷头处，均设DN25mm试水阀。
2.4自喷系统设计时的关键点
本工程为串联分区，喷洒系统在平时、消防、试验时的控制原理应满足要求。自喷系统中应根据不同场所，选用不同动作温度的喷头；根据不同保护高度，选用不同型号喷头；根据不同吊顶形式，选择不同安装方式的喷头。
轻危险级、中危险级场所中各配水管的入口压力不宜大于0.40MPa，应根据具体情况核算并设置减压孔板。
自动喷水灭火系统在高层建筑给排水消防设计工作中，属于高端设计，主要的作用就是能够进行自救，在火势还没有扩大的时候就能够自动灭火。所以，想要确保自动喷水灭火系统能够更加的具有安全性，那么就要给此系统中的所有设备采取优化。
2.5水喷雾灭火系统
本工程在发电机房内设置了水喷雾灭火系统。设计流量：20L/s（按同时1台发电机灭火计），火灾延续时间1小时，设计喷雾强度15L/min.m²。设3组雨淋阀。水喷头的工作压力不应小于0.35MPa.
水喷雾系统控制原理：火灾探测器→电磁阀→雨淋阀→压力开关→水喷雾泵开启。如图1所示。
图1
2.6移动灭火器
灭火器设计应根据不同火灾类别，危险等级，计算并选择灭火器。同一个场所不同类灭火器应兼容。
四、高层建筑给排水消防系统的优化措施
1、注重消防设计细节
在进行高层建筑给排水消防设计时设计人员还应更加关注其中的细节问题，使设计更加完善符合使用要求。在选择高层建筑给排水消防设施时，应保证其可以满足实际的要求并满足质量标准，在此基础上达到节约能源的目的。在进行高层建筑给排水消防设计时应对使用的设备、设施等进行合理的布局，以保证设备、设施可以正常的运行并在火情出现时可以起到作用。因此关注高层建筑给排水消防设计细节问题，可以进一步保证高层建筑的安全。
2、安装水压检测设备
对于高层建筑消防系统来说，水压必须得到有效的控制，稍有不慎就会导致整个消防系统的瘫痪，供水管道破裂等等。因此在进行消防给排水系统的设置的时候在供水管道内安装水压监控设施，当管内水压过高或者过低的时候都会产生报警，保证水头压力在正常范围内。
结语
近几年发生的高层建筑火灾案例历历在目，高层建筑有它的特征，一旦发生火灾则会导致大量人员的伤亡和财产损失，产生很恶劣的社会影响，因此对建筑中给排水消防系统的设计显得十分重要。在设计过程中，不仅要利用现有的规范和经验，科学合理的设计消防系统，还要结合具体工程、具体情况设计更加完善可靠，符合技术经济条件的消防系统。
当然，设计是第一步，而在建筑的使用过程中，加强日常维护管理、定期检测才能更有效地保证系统的可靠，才能保证系统在关键时刻及时启动，将火灾扑灭在初期，及时遏制火灾蔓延，保证人民的人身财产的安全。
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论文作者:邢永强
论文发表刊物:《基层建设》2018年第32期
论文发表时间:2019/1/7
标签：高层建筑论文; 消火栓论文; 给排水论文; 喷头论文; 系统论文; 火灾论文; 水泵论文; 《基层建设》2018年第32期论文;